数字电子钟_数电综合实验报告.docVIP

PAGE 西安科技大学数电设计实习报告 PAGE - PAGE 2 - 数字电子技术课程设计 实验报告 实习课题:数字电子时钟设计 学院： 通信与信息工程学院班 专业： 电子信息工程 学 号： 姓名： 实习时间：2013-1-7 ~ 2013-1-9 一、方案论证选择 1.1设计目的 设计一种多功能数字钟，该数字钟具有基本功能和扩展功能两部分。其中，基本功能部分的有准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能。扩展功能部分则具有：定时控制、仿广播电台正点报时、自动报整点时数和触摸报正点的功能。数字钟的电路也是由主体电路和扩展电路两部分构成，在电路中，基本功能部分由主体电路实现，而扩展功能部电路实现。这两部分都有一个共同特点就是它们都要用到振荡电路提供的1Hz脉冲信号。在计时出现误差时电路还可以进行校时和校分，为了使电路简单所设计的电路不具备校秒的功能。并且要用数码管显示时、分、秒，各位均为两位显示，扩展部分要有相应的响应电路。 1.2设计要求 1. 用秒脉冲作信号源，构成数字钟，显示秒、分、时. 数字钟是一个将“ 时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、“时、分、秒、”计数器、译码器及显示器组成。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动装置等特点。 本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时” 、“分”、“秒”的显示和调整。通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。具体用到了555震荡器，CD4518及与非门集成芯片等。该电路具有计时的功能。 设计要求 （1）、 时钟的“时”要求用两位显示并用二十四小时制显示； （2）、 时钟的“时”“分”、“秒”要求各用两位显示； 1.21 单元电路 数字电子钟的设计方法很多种，例如，可用中小规模集成电路组成电子钟；也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟；还可以利用单片机来实现电子钟等。 在本次设计，电路是由许多单元电路组成的，因此首先必须对各个单元电路进行设计。 1.22 主体电路部分 电路部分的电路主要由振荡电路、计数电路、显示电路这几大块组成。 一 数字电子钟的基本组成框图 二 组成部分及各部分作用 数字钟是一个将“时”、“分”、“秒’’显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能和报时功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由五部分组成。其整机框图见图。 ?时显示器 时显示器 分显示器 秒显示器 时译码器 分译码器 秒译码器 时计数器 分计数器 秒计数器 振荡器 分频器 主体电路 1.23 振荡电路 晶体振荡器的作用是产生时间标准信号。数字钟的精度，主要取决于时间标准信号的频率及其稳定度。因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一信号。也可采用由门电路或555定时器构成的多谐振荡器作为时间标准信号源。 振荡器是数字钟的心脏，它是产生时间标准“秒”信号的电路。为了制作简便，在精度要求不高的条件下，本系统中的振荡电路选用555定时器构成的多谐振荡器，见图。多谐振荡器的振荡频率可由式估算。 ?????????? ??????????????? ?若选输入端的频率为2kHz的时钟信号，在输出端得到1Hz信号，选电阻R1=R2=2.4kΩ，C应选0.1uF。调试：按图电路连线，输出接发光二极管，观察发光二极管的显示情况。 a a b f c g d e DPY [LEDgn] 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 1.24 时、分、秒显示电路模块设计 整个电路的的核心芯片是CD4518，它是一个双10进制加法计数器，因此只需要三个芯片，进行级联即可实现两个六十进制和一个二十四进制计数器，再加上一些合适的逻辑门，实现置零和进位。 上图是秒显示电路设计图，右边为秒个位，左边为秒十位，秒个位的电路中置零引脚和时钟输入端CP1必须接地，这是因为CMOS的引脚不能悬空，否则会影响实验结果，CP0接秒脉冲信号，考虑到秒个位计数到9的时候必须进位，所以在显示0的同时输出一个进位信号，输出是0000，因此可以用一个或非门，当输出是0000的时候提供一个进位信号至秒十位的时钟输入端，秒十位另一个时钟输入端接地，当秒十位计数器计到5时，在输出为0110时提供一个信号到秒十位计数器的置零端，使其实现0110——0000，即六十进制